Содержание

• Шагать
• Часть 1 из 3: Базовые знания о концентрациях
• Часть 2 из 3: титрование
• Часть 3 из 3: Определение солености в аквариуме
• Советы
• Предупреждения

По химии или химии один решение однородная смесь двух вещей - одного растворенное вещество и растворитель или же растворитель в котором растворено вещество. Концентрация представляет собой меру количества растворенного вещества в растворителе. Для определения концентрации раствора может быть много причин, но химический состав раствора остается неизменным, проверяете ли вы уровень хлора в бассейне или выполняете жизненно важный анализ образца крови. Это руководство научит вас некоторым фундаментальным аспектам химии растворов, а затем проведет вас через процедуру обычного практического применения - ухода за аквариумом.

Шагать

Часть 1 из 3: Базовые знания о концентрациях

1. Метод обозначений концентраций. Концентрация вещества - это количество растворенного вещества, деленное на количество растворителя. Однако, поскольку существуют разные способы выражения количества данного вещества, можно также представлять концентрацию по-разному. Здесь вы найдете наиболее распространенные варианты написания:
   • Грамм на литр (г / л) Масса растворенного вещества в граммах, растворенного в данном объеме раствора (который не обязательно совпадает с объемом растворителя). Обычно используется для растворов твердых веществ в жидких растворителях.
   • Молярность (М.) Число молей растворенного вещества, деленное на объем раствора.
   • Частей на миллион (ppm.) Отношение количества частиц (обычно в граммах) растворенного вещества на один миллион частиц раствора, умноженное на 10. Обычно используется для очень разбавленных водных растворов (1 л воды = 1000 граммов).
   • Процент сложного вещества. Отношение частиц (опять же в граммах) растворенного вещества на 100 частиц раствора, выраженное в процентах.
2. Знайте, какие данные вам нужны, чтобы найти концентрацию. За исключением молярности (см. Ниже), обычные способы записи концентрации, как указано выше, требуют, чтобы вы знали массу растворенного вещества и массу или объем полученного раствора. Многие химические задачи, требующие определения концентрации раствора, не дают вам этой информации. Если это так, вам придется работать с тем, что вы действительно знаете, чтобы узнать эту информацию.
   • Пример: Предположим, нам нужно найти концентрацию (в граммах на литр) раствора, полученного путем растворения 1/2 чайной ложки соли в 2 литрах воды. Мы также знаем, что 1 чайная ложка соли - это около 6 граммов. В этом случае преобразование простое - умножьте: 1/2 чайной ложки х (6 граммов / 1 чайная ложка) = 3 грамма соли. 3 грамма соли разделить на 2 литра или воды = 1,5 г / л
3. Узнайте, как рассчитать молярность. Молярность требует, чтобы вы знали количество молей растворенного вещества, но это можно легко вычислить, если вы знаете массу растворенного вещества и химическую формулу. Каждый химический элемент имеет известную «молярную массу» (ММ) - определенную массу для одного моля этого элемента. Эти молярные массы находятся в периодической таблице (обычно под химическим символом и названием элемента). Просто сложите молярные массы компонентов растворенного вещества, чтобы получить молярную массу. Затем умножьте известную массу растворенного вещества на (1 / MM вашего растворенного вещества), чтобы найти количество растворенного вещества в молях.
   • Пример: Предположим, мы хотим найти молярность указанного выше физиологического раствора. Напомним, у нас есть 3 грамма соли (NaCl) на 2 литра воды. Для начала выясните, каковы молярные массы Na и Cl, взглянув на таблицу Менделеева. Na = около 23 г / моль и Cl = около 35,5 г / моль. Таким образом, ММ NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 г / моль. 3 грамма NaCl x (1 моль NaCl / 58,5 г NaCl) = 0,051 моль NaCl. 0,051 моль NaCl / 2 литра воды = 0,026 М NaCl
4. Выполните стандартные упражнения по вычислению концентраций. Приведенные выше знания - это все, что вам нужно для расчета концентраций в простых ситуациях. Если вы в принципе знаете массу или объем раствора и количество добавленного растворенного вещества или можете вывести это из информации, представленной в заявлении, вы сможете легко измерить концентрацию раствора. Делайте практические задачи, чтобы улучшить свои навыки. См. Примеры упражнений ниже:
   • Какова молярность NaCL в 400 мл раствора, полученного при добавлении 1,5 грамма NaCl в воду?
   • Какова концентрация в ppm раствора, полученного путем добавления 0,001 г свинца (Pb) в 150 л воды? (1 л воды = 1000 грамм). В этом случае объем раствора будет увеличиваться незначительно за счет добавления вещества, поэтому вы можете использовать объем растворителя в качестве объема раствора.
   • Найдите концентрацию в граммах на литр 0,1 л раствора, полученного путем добавления 1/2 моля KCl в воду. Для решения этой проблемы вы должны работать спереди назад, используя молярную массу KCL для расчета количества граммов KCl в растворенном веществе.

Часть 2 из 3: титрование

1. Узнайте, когда следует применять титрование. Титрование - это метод, используемый химиками для расчета количества растворенного вещества, присутствующего в растворе. Чтобы выполнить титрование, вы создаете химическую реакцию между растворенным веществом и другим реагентом (обычно также растворенным). Поскольку вы знаете точное количество вашего второго реагента и знаете химическое уравнение реакции между реагентом и растворенным веществом, вы можете рассчитать количество вашего растворенного вещества, измерив, сколько реагента вам нужно для реакции с растворенным веществом. полный.
   • Таким образом, титрование может быть очень полезным при расчете концентрации раствора. если вы не знаете, сколько растворенного вещества было добавлено изначально.
   • Если вы точно знаете, сколько растворенного вещества находится в растворе, то титровать не нужно - просто измерьте объем раствора и рассчитайте концентрацию, как описано в Части 1.
2. Настройте оборудование для титрования. Для точного титрования вам потребуется чистое, точное и профессиональное оборудование. Используйте колбу Эрленмейера или химический стакан под калиброванной бюреткой, прикрепленной к держателю бюретки. Сопло бюретки должно находиться в горловине колбы или стакана, не касаясь стенок.
   • Убедитесь, что все оборудование предварительно очищено, ополоснуто деионизированной водой и высушено.
3. Наполните колбу и бюретку. Точно отмерьте небольшое количество неизвестного раствора. При растворении вещество равномерно распространяется через растворитель, поэтому концентрация этого небольшого образца раствора будет такой же, как и в исходном растворе. Заполните бюретку раствором известной концентрации, который вступит в реакцию с вашим раствором. Запишите точный объем раствора в бюретке - вычтите конечный объем, чтобы найти общий раствор, использованный в реакции.
   • Обращать внимание: если реакция между раствором в бюретке и растворенным веществом в колбе не показывает никаких признаков реакции, вы показатель в колбе. Они используются в химии для обеспечения визуального сигнала, когда раствор достигает точки эквивалентности или конечной точки. Индикаторы обычно используются для титрования кислотно-основных и окислительно-восстановительных реакций, но есть и несколько других индикаторов. Обратитесь к учебнику химии или поищите в Интернете подходящий индикатор для вашей реакции.
4. Начните титрование. Медленно добавьте раствор из бюретки («титрант») в колбу. Используйте магнитную палочку для перемешивания или стеклянную палочку для перемешивания, чтобы осторожно перемешать раствор, пока идет реакция. Если ваш раствор явно реагирует, вы должны увидеть определенные признаки того, что реакция имеет место - изменение цвета, пузырьки, остатки и т. Д. Если вы используете индикатор, вы можете увидеть, что каждая капля, проходящая через бюретку, попадает в нужную колбу. изменение цвета.
   • Если реакция приводит к изменению значения или потенциала pH, вы можете добавить в колбу считыватели pH или потенциометр, чтобы отслеживать ход химической реакции.
   • Для более точного титрования контролируйте pH или потенциал, как указано выше, и каждый раз отмечайте, как протекает реакция после добавления небольшого количества титранта. Постройте график кислотности раствора или потенциала в зависимости от объема добавленного титранта. Вы увидите резкие изменения наклона кривой в точках эквивалентности отклика.
5. Замедлите титрование. По мере того, как ваша химическая реакция приближается к конечной точке, замедляйте титрование до капельной прогрессии. Если вы используете индикатор, вы можете заметить, что мигание цвета длится дольше. Теперь продолжайте титровать как можно медленнее, пока не сможете определить точное падение, при котором ваша реакция достигнет конечной точки. В случае индикатора вы обычно смотрите на самое раннее возможное устойчивое изменение цвета в ответе.
   • Запишите окончательный объем в бюретку. Вычтя это из начального объема бюретки, можно найти точный объем использованного титранта.
6. Рассчитайте количество растворенного вещества в вашем растворе. Используйте химическое уравнение реакции между титрантом и раствором, чтобы определить количество молей растворенного вещества в вашей колбе. Как только вы найдете количество молей растворенного вещества, вы можете просто разделить его на объем раствора в колбе, чтобы найти молярность раствора, или преобразовать количество молей в граммы и разделить на объем раствора. , чтобы получить концентрацию в г / л. Для этого требуются базовые знания стехиометрии.
   • Например, предположим, что мы использовали 25 мл 0,5 М NaOH при титровании раствора HCl в воде до точки эквивалентности. Объем раствора HCl для титрования составлял 60 мл. Сколько молей HCl содержится в нашем растворе?
   • Для начала давайте взглянем на химическое уравнение реакции NaOH и HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • В этом случае 1 молекула NaOH реагирует с 1 молекулой HCl с продуктами воды и NaCl. Таким образом, поскольку вы добавили достаточно NaOH, чтобы нейтрализовать всю HCl, количество молей NaOH, израсходованных в реакции, будет равно количеству молей HCl в колбе.
   • Итак, давайте выясним, какое количество NaOH в молях. 25 мл NaOH = 0,025 л NaOH x (0,5 моль NaOH / 1 л) = 0,0125 моль NaOH.
   • Поскольку мы вывели из уравнения реакции, что количество молей NaOH, израсходованных в реакции, = количеству молей HCl в растворе, теперь мы знаем, что в растворе содержится 0,0125 молей HCl.
7. Рассчитайте концентрацию вашего раствора. Теперь, когда вы знаете количество растворенного вещества в вашем растворе, легко определить концентрацию с точки зрения молярности. Просто разделите количество молей растворенного вещества в вашем растворе на объем образца вашего раствора (нет объем большего количества, из которого вы взяли образец.) Результат - молярность вашего раствора!
   • Чтобы определить молярность из приведенного выше примера, разделите количество молей HCl на объем в колбе. 0,0125 моль HCl x (1 / 0,060 л) = 0,208 М HCl.
   • Чтобы преобразовать молярность в г / л, ppm или процент от состава, преобразуйте количество молей вашего растворенного вещества в массу (используя молярную массу вашего растворенного вещества). Для ppm и процентного содержания соединения вам также необходимо преобразовать объем вашего решения в массу (используя коэффициент преобразования, такой как плотность, или просто взвешивая его), затем умножьте результат на 10 или 10 соответственно.

Часть 3 из 3: Определение солености в аквариуме

1. Возьмите образец воды из вашего аквариума. Точно запишите громкость. Если возможно, измеряйте объем в единицах СИ, таких как мл - их легко преобразовать в L.
   • В этом примере мы проверяем воду в аквариуме на соленость и концентрацию соли (NaCl) в воде. Допустим, мы берем для этого пробу воды. 3 мл из аквариума, а затем задайте окончательный ответ, который будет дан г / л.
2. Титруйте пробу воды. Выберите титрант, который вызывает четко видимую реакцию растворенного вещества. В этом случае мы используем раствор 0,25 М AgNO.₃ (нитрат серебра), соединение, которое образует нерастворимую соль хлора, когда оно реагирует с NaCl в следующей реакции: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Соль (AgCl) будет видна как мутный белый осадок, который всплывает и может быть отделен от раствора.
   • Титруйте нитрат серебра из бюретки или маленькой иглы для инъекций в аквариумный образец, пока раствор не станет мутным. При такой небольшой выборке важно точно определите, сколько вы добавили нитрата серебра - внимательно изучите каждую каплю.
3. Продолжайте, пока реакция не закончится. Когда нитрат серебра перестанет мутить раствор, вы можете отметить количество добавленных мл. Титруйте AgNO3 очень медленно и внимательно наблюдайте за решением, особенно по мере приближения конечной точки.
   • Предположим, что имеется 3 мл 0,25 M AgNO.₃ необходимо, чтобы реакция закончилась и вода не помутнела.
4. Определите количество молей титранта. Этот шаг прост - умножьте объем добавленного титранта на молярность. Это даст вам количество использованных молей титранта.
   • 3 мл x 0,25 M = 0,003 л x (0,25 моль AgNO₃/ 1 л) = 0,000075 моль AgNO₃.
5. Определите количество молей растворенного вещества. Используйте уравнение реакции, чтобы пересчитать количество молей AgNO₃ к молям NaCl. Уравнение реакции: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Поскольку 1 моль AgNO₃ реагирует с 1 моль NaCl, теперь мы знаем, что количество молей NaCl в нашем растворе = количеству молей AgNO₃ что добавлено: 0,000075 моль.
   • В данном случае: 1 моль AgNO.₃ реагирует с 1 моль NaCl. Но если 1 моль титранта вступает в реакцию с 2 молями растворенного вещества, то мы умножаем количество молей титранта на 2, чтобы получить количество молей растворенного вещества.
   • Напротив, если 2 моля титранта вступают в реакцию с 1 моль растворенного вещества, мы делим количество молей титранта на два.
   • Эти правила пропорционально соответствуют 3 молям титранта и 1 моль растворенного вещества, 4 молям титранта и 1 моль растворенного вещества и т. Д., А также 1 моль титранта и 3 моля растворенного вещества, 1 моль титранта и 4 моля растворенного вещества. и т.п.
6. Преобразуйте количество молей растворенного вещества в граммы. Для этого вам нужно будет вычислить молярную массу растворенного вещества и умножить ее на количество молей растворенного вещества. Чтобы найти молярную массу NaCl, воспользуйтесь периодической таблицей, чтобы найти и сложить атомный вес соли (Na) и хлорида (Cl).
   • MM Na = 22,990. MM Cl = 35 453.
   • 22,990 + 35,453 = 58,443 г / моль
   • 0,000075 моль NaCl x 58,442 г / моль = 0,00438 моль NaCl.
   • Обращать внимание: Если в атоме более одной молекулы одного типа, вам нужно добавить молярную массу этого атома несколько раз. Например, если вы укажете молярную массу AgNO₃, вы должны добавить массу кислорода в три раза, потому что в молекуле три атома кислорода.
7. Рассчитайте конечную концентрацию. У нас есть масса нашего растворенного вещества в граммах, и мы знаем объем исследуемого раствора. Все, что нам нужно сделать, это разделить: 0,00438 г NaCl / 0,003 л = 1,46 г NaCl / л
   • Соленость морской воды составляет примерно 35 г NaCl / л. Наш аквариум недостаточно соленый для морских рыб.

Советы

• Хотя растворенное вещество и растворитель могут существовать в разных состояниях (твердое, жидкое или газообразное) при разделении, раствор, образующийся при растворении вещества, будет находиться в том же состоянии, что и состояние растворителя.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Используйте только прозрачный пластик или стекло.
• Вот пример видео: [1]

Предупреждения

• Храните раствор AgNO3 в закрытой темной бутылке. Чувствителен к свету.
• Будьте осторожны при работе с сильными кислотами или щелочами. Убедитесь, что в комнате достаточно свежего воздуха.
• Надевайте защитные очки и перчатки.
• Если вы хотите вернуть серебро, обратите внимание на следующее: Cu (s) + 2 AgNO3 (водн.) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Помните, что (s) означает твердое вещество.